[发明专利]一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法

说明书

本发明涉及一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，该试验方法包含：获取列车通行时声屏障柱所受疲劳荷载大小和次数；确定声屏障柱的反弯点；制作柱脚钢结构试件；进行加载设计，对柱脚剪力值放大调幅；将柱脚钢结构试件横向放置在加载装置下，试验采用竖向疲劳加载；根据疲劳荷载大小和次数，对柱脚底板进行疲劳加载，以确定柱脚钢结构的疲劳寿命。本发明综合评估铁路声屏障柱脚钢结构长期处于高速列车通过时产生的脉动压力作用下的疲劳性能，一次加载同时测试列车驶入、驶出造成的柱脚钢结构内侧、外侧承受疲劳荷载的安全性，为实际工程在设计、施工和后期维护阶段提供数据支撑和参考。

技术领域

本发明涉及铁路附属构件疲劳性能试验技术领域，尤其涉及一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法。

背景技术

声屏障是解决高速铁路沿线噪声问题的有效设施之一，它的主要作用是可以降低铁路噪声对沿线区域的影响。声屏障除了受到自身重力作用和随机的自然横风载荷外，还受到列车通过时产生的脉动压力的反复作用。当列车速度较高时，尤其是高铁列车速度高达350km/h，列车脉动压力对声屏障的作用效果十分明显，在某些情况下甚至导致声屏障组件破坏进而危及行车安全。故在声屏障设计阶段，应合理地评估列车通过时产生的脉动压力以及其他多种载荷作用下的疲劳性能，避免按照低速列车设计经验使声屏障在使用中发生疲劳破坏，避免铁路线路运营后期声屏障全线加固造成的巨大的经济浪费，从而实现高速铁路节能环保、可持续发展的要求。

由于高铁列车近些年才出现，现有技术中声屏障设计未充分考虑列车脉动压力对声屏障的疲劳破坏作用，大多仍按照低速列车设计经验设计声屏障，也没有考虑列车脉动压力对声屏障的疲劳破坏的相关试验研究，因此开展这一研究以综合评估铁路声屏障柱脚钢结构长期处于高速列车通过时产生的脉动压力作用下的疲劳性能显得尤为必要。

发明内容

本发明目的在于补充现有疲劳试验方法的不足，提出一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，旨在综合评估铁路声屏障柱脚钢结构长期处于高速列车通过时产生的脉动压力作用下的疲劳性能，适用于不同类型铁路声屏障。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明首先提供一种铁路声屏障柱脚钢结构疲劳性能试验方法，该试验方法包含以下步骤：

S10、获取列车通行时声屏障柱所受疲劳荷载大小和次数，疲劳荷载大小为列车通行时循环风压造成的柱脚弯矩、剪力值；

S20、根据柱脚弯矩、剪力值确定声屏障柱的反弯点；

S30、按照实际工程现场施工相同的材料和工艺足尺制作柱脚钢结构试件，柱脚钢结构试件由两个柱脚钢结构焊接构成，两个柱脚钢结构以中心对称的方式焊接在同一块柱脚底板上；

S40、进行加载设计，对柱脚剪力值放大调幅，根据列车通行工况，采用有限元分析得到柱脚疲劳加载应力幅，其大小等效于真实疲劳荷载作用下的应力幅；

S50、将柱脚钢结构试件横向放置在加载装置下，两端支撑于混凝土墩座上，试验采用竖向疲劳加载；

S60、按照疲劳加载的大小和次数，对柱脚底板进行疲劳加载，以确定柱脚钢结构的疲劳寿命。

在一个实施例中，步骤S10中，

考虑列车通过声屏障时的三种工况，即临向列车通过、对向列车通过和双向列车会车时循环风压对声屏障的冲击荷载作用，统计得到不同工况下荷载作用的次数和柱脚弯矩、剪力值大小。

在一个实施例中，步骤S10具体为，

S101、通过风洞试验或数值风洞模拟列车通过声屏障，对声屏障柱缩尺模型进行测试，得到列车通过声屏障的风速、循环风压；

S102、根据风速、循环风压，采用有限元分析得到声屏障柱的柱脚弯矩、剪力值；